【LTE的設計目標】
- 帶寬靈活配置:支持1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10Mhz, 15Mhz, 20MHz
- 峯值速率(20MHz帶寬):下行100Mbps,上行50Mbps
- 控制面延時小於100ms,用戶面延時小於5ms
- 能爲速度>350km/h的用戶提供100kbps的接入服務
- 支持增強型MBMS(E-MBMS)
- 取消CS域,CS域業務在PS域實現,如VoIP
- 系統結構簡單化,低成本建網
【名詞介紹】
3GPP(3th Generation Partnership Project):第三代合作伙伴計劃
ITU(International Telecommunication Union):國際電信聯盟
UMTS(Universial Mobile Telecommunication System):通用移動通信系統
GSM(Global System for Mobile communications):全球移動通信系統
UTRAN:通用陸地無線接入網 E-UTRAN:演進型通用陸地無線接入網
GPRS(General Packet Radio Service):通用分組無線業務
GPS(Global Positioning System):全球定位系統
UE(User Equipment):用戶終端
SAE(System Architecture Evolution):系統架構演進
EPC(Evolved Packet Core):演進型分組交換核心網
EPS(Evolved Packet System):演進型分組系統
eNodeB:演進型基站 HeNB:家庭基站
CSG(Closed Subscriber Group):閉合用戶羣
ARQ(Automatic Repeat reQuest):自動請求重傳
HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest):混合自動請求重傳
TFT(Traffic Flow Template):業務流模版
SDF(Service Data Flow):業務數據流
GTP(GPRS Tunneling Protocol):GTP隧道協議
HSPA(High Speed Packet Access):高速分組接入
HSPA+(High Speed Packet Access Evolution):高速分組接入演進
【LTE宗旨】
與以往蜂窩系統所採用的電路交換模式不同,LTE僅支持分組交換業務,它旨在在用戶終端(UE)和分組數據網絡之間建立無縫的移動IP連接。
LTE主要由兩部分組成:無線接入技術演進(E-UTRAN)+系統架構演進(SAE);其中,SAE主要含有的是演進型分組交換核心網(EPC),其控制處理部分爲移動性管理實體(MME),數據承載部分稱爲業務網關(S-GW);接入網(E-UTRAN)主要含有的網元是演進型基站(eNodeB)。
圖: LTE網絡架構
【LTE網絡接口】
- eNodeB之間由X2接口相互連接,支持數據和信令的直接傳輸;
- eNodeB與EPC之間由S1接口連接,其中:S1-MME是eNodeB連接MME的控制面接口,S1-U是eNodeB連接S-GW的用戶面接口。
與傳統3G網絡比較,LTE的網絡結更加簡單扁平,降低組網成本, 增加組網靈活性,並能大大減少用 戶數據和控制信令的時延。
【eNodeB的主要功能】
- 無線資源管理相關功能,包括:無線承載控制、接納控制、連接移動性管理、上/下行動態資源的分配與調度;
- IP頭壓縮與用戶數據流加密;
- UE附着時的MME選擇;
- 提供到業務網關(S-GW)的用戶面數據的路由;
- 尋呼消息的調度(scheduling)與傳輸(transmission);
- 系統廣播消息的調度與傳輸;
- 測量與測量報告的配置。
【MME的主要功能】
- 移動性管理
- 會話管理
- 用戶鑑權和密鑰管理
- NAS層信令的加密和完整性保護
- TA LIST管理
- P-GW/S-GW選擇
【S-GW的主要功能】
- 分組路由和轉發
- IP頭壓縮
- IDLE狀態終結點,下行數據緩存
- eNodeB間切換的錨點
- 基於用戶和承載的計費
- 路由優化和用戶漫遊時QoS和計費策略實現功能
【P-GW的主要功能】
- 分組路由和轉發
- 3GPP和非3GPP網絡間的Anchor功能(相當於家鄉代理HA的功能)
- UE的IP地址分配,接入外部PDN的網關功能
- 計費和QoS執行功能
- 基於業務的計費
【核心網(EPC)簡介】
第一點:EPC負責對用戶終端的全面控制和有關承載的建立。
第二點:EPC包含的主要邏輯節點有:
- 公共數據網(PDN)網關(P-GW)——負責用戶IP地址分配和QoS保證,並根據PCRF規則進行基於流量的計費。負責將下行用戶的IP包分配給不同的QoS承載。
- 業務網關(S-GW)——用戶IP數據包通過S-GW發送。當用戶在eNodeB之間移動時,S-GW作爲數據承載的本地移動性錨點;當用戶處於空閒狀態時,S-GW將保留承載信息並臨時把下行數據存儲在緩衝區裏,以便當MME開始尋呼UE時重新建立承載。
- 移動性管理實體(MME)——是處理UE和核心網絡間信令交互的控制節點。在UE和核心網間所執行的協議棧稱爲非接入層協議(NAS)。
MME所支持的功能可分爲:
與承載管理相關的功能:包括建立、維護和釋放承載,有NAS’xieyi中的會話管理層來執行;
與連接相關的功能:包括連接建立和網絡與UE之間通信的安全幾隻,有NAS協議中的連接或移動性管理層來執行;
與其他網絡交互工作的相關功能:包括切換語音業務到傳統網絡。
- 增強服務移動定位中心(E-SMLC)——管理所有找到附着在E-UTRAN上UE位置所需資源的協調和調度
- 移動定位中心網關(GMLC)——包含支持定位業務的功能。
- 用戶歸屬服務器(HSS,Home Subscriber Server)——含有用戶的SAE開戶信息(如:所歸屬EPS的QoS配置信息和用戶漫遊的接入限制);還保留用戶可以連接的PDN信息(該信息可能以一種接入點名字的形式APN來表達或直接用PDN地址,即用戶開戶的IP地址來表達);HSS擁有諸如用戶當前所連接或註冊的移動性管理實體標識等動態信息。
- 策略控制和計費規則功能(PCRF)——負責位於P-GW中策略控制加強功能(PCEF)中基於流量收費的功能。